一种飞行显示系统数据处理方法

技术领域

本发明属于飞行显示技术领域，尤其涉及一种飞行显示系统数据处理方法。

背景技术

随着航空电子综合化的发展，为了提高飞行安全、降低飞行员的飞行负荷与飞机的飞行成本，一系列新的功能被投入到了飞行显示系统中。通过外部传感器和内部数据库的支持，在电子飞行仪表系统中对外部环境进行模拟显示或部分强化显示，以增强飞行员的可见能力。在飞行显示系统的帮助下，飞行员能够有效的实现CATIII类进近入场；通过场内引导，飞行员能够更有效快捷的将飞机停靠，大大增加了通过性和签派效率。但是飞行显示系统获取到的数据存在数据量大、数据冗余、数据连续性差等问题，这就需要对接收到的数据进行解析处理，来提高数据解析的灵活性和处理效率。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种飞行显示系统数据处理方法，本发明针对不同类型数据采用定制化的解析处理方法，提高了数据解析的灵活性和处理效率。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种飞行显示系统数据处理方法，包括以下步骤：

步骤1、飞行显示系统中数据收集整合模块接收上游系统中航电导航装置、机电装置、中央操控台操作面板发送的上游系统数据，上游系统数据包括离散数据和A429数据，将系统数据中的离散数据打包成A429数据，再将系统数据通过A429总线传输至飞行显示系统中数据源选择模块；

步骤2、数据源选择模块根据冗余总线的有效性动态调整飞行显示系统中显示数据源的对应总线，并对该对应总线传输的系统数据进行数据有效性检查，再将检查合格的系统数据传输至飞行显示系统中数据分解模块；

步骤3、数据分解模块将接收到的系统数据中A429数据分解为布尔型数据、整型数据、浮点型数据，并将分解后的布尔型数据、整型数据、浮点型数据传输至飞行显示系统中数据计算模块；

步骤4、数据计算模块针对不同类型数据进行定制化解析计算，将布尔型数据进行数据延时确认；将整型数据中脉冲量数据、浮点型数据中脉冲量数据进行数据定时确认；将超出上限阈值的高度数据、速度数据收敛至上限阈值范围内，将超出下限阈值的高度数据、速度数据收敛至下限阈值范围内；将高度数据、速度数据、温度数据利用一阶低通滤波过滤数据，将角度数据依次进行一阶低通滤波、角度滤波来过滤数据，将连续的高度数据过滤为按步长递进的数据；数据计算模块将定制化解析计算后的系统数据传输至飞行显示系统中显示单元来实时显示数据。

进一步，所述航电导航装置包括飞行管理系统、飞行控制系统、大气数据惯性基准系统、飞行警告系统、仪表着陆系统、导航系统；所述机电装置包括刹车系统、电源系统、燃油系统、液压系统。

进一步，步骤2中并对该对应总线传输的系统数据进行数据有效性检查，进一步包括，

根据上游系统的数据量和关键程度判断使用三种数据检查方法中的一种，对该对应总线传输的系统数据进行数据有效性检查，三种数据检查方法包括整个总线的某一关键数据的有效性检查、整个总线的所有数据的有效性检查、上游系统发送一个离散量来描述总线的有效性检查。

进一步，步骤3中数据分解模块将接收到的系统数据中A429数据分解为布尔型数据、整型数据、浮点型数据，进一步包括，

根据上游系统数据接口文档及ARINC429协议，数据分解模块将接收到的系统数据中A429数据分解为布尔型数据、整型数据、浮点型数据。

进一步，所述数据延时确认为布尔型变量在接收到数值变化后增加一段延时确认时间，如果在这段延时确认时间内该布尔型变量的值仍保持之前的数值变化量，则修改该布尔型变量数据。

进一步，所述数据定时确认为将整型数据中脉冲量数据、浮点型数据中脉冲量数据添加确认时间来确保输出量参与后续计算，所述数据定时确认包括上升沿脉冲确认、下降沿脉冲确认。

进一步，所述数据计算模块还将设置燃油温度在警告温度范围内显示为绿色，当温度上升时，温度刚超过低值警告温度时显示为绿色，直到温度升高至高值警告温度时显示为红色；当温度下降时，温度大于低值警告温度时显示为红色，直到温度降低至警告温度范围内显示为绿色。

进一步，所述数据计算模块还将设置马赫数大于最大阈值时显示马赫数值，马赫数由最大阈值降为最小阈值时显示马赫数值，马赫数小于最小阈值时不显示马赫数值。

进一步，所述数据计算模块还将定制化解析计算后的系统数据进行数据备份并且将该数据反馈给测试设备。

本发明的有益效果为：

飞行显示系统中数据收集整合模块接收上游系统中航电导航装置、机电装置、中央操控台操作面板发送的上游系统数据，由于上游系统数据存在数据量大、数据冗余、数据连续性差等问题，数据计算模块针对不同类型数据进行定制化解析计算，比如对布尔型数据、脉冲量数据、高度数据、速度数据、温度数据、角度数据进行对应的定制化解析计算，实现了动态化的数据解析，提高了数据解析的灵活性和处理效率。

附图说明

图1为本发明一种飞行显示系统数据处理方法的流程图。

图2为本发明一种飞行显示系统数据处理方法的原理框图。

图3（a）-图3（b）为本发明的数据延时确认示例图。

图4（a）-图4（b）为本发明的数据定时确认示例图。

图5（a）-图5（b）为本发明的数据阈值收敛示例图。

图6为本发明的一阶低通滤波示意图。

图7（a）-图7（b）为本发明的高度数据过滤为按步长递进数据示例图。

图8为本发明的马赫数显示条件示意图。

图9为本发明的燃油温度显示条件示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图9所示，本发明提供的一种飞行显示系统数据处理方法，包括以下步骤：

步骤1、飞行显示系统中数据收集整合模块接收上游系统中航电导航装置、机电装置、中央操控台操作面板发送的上游系统数据，上游系统数据包括离散数据和A429数据，将系统数据中的离散数据打包成A429数据，再将系统数据通过A429总线传输至飞行显示系统中数据源选择模块；

步骤2、数据源选择模块根据冗余总线的有效性动态调整飞行显示系统中显示数据源的对应总线，并对该对应总线传输的系统数据进行数据有效性检查，再将检查合格的系统数据传输至飞行显示系统中数据分解模块；

步骤3、数据分解模块将接收到的系统数据中A429数据分解为布尔型数据、整型数据、浮点型数据，并将分解后的布尔型数据、整型数据、浮点型数据传输至飞行显示系统中数据计算模块；

步骤4、数据计算模块针对不同类型数据进行定制化解析计算，将布尔型数据进行数据延时确认；将整型数据中脉冲量数据、浮点型数据中脉冲量数据进行数据定时确认；将超出上限阈值的高度数据、速度数据收敛至上限阈值范围内，将超出下限阈值的高度数据、速度数据收敛至下限阈值范围内；将高度数据、速度数据、温度数据利用一阶低通滤波过滤数据，将角度数据依次进行一阶低通滤波、角度滤波来过滤数据，将连续的高度数据过滤为按步长递进的数据；数据计算模块将定制化解析计算后的系统数据传输至飞行显示系统中显示单元来实时显示数据。

航电导航装置包括飞行管理系统、飞行控制系统、大气数据惯性基准系统、飞行警告系统、仪表着陆系统、导航系统；机电装置包括刹车系统、电源系统、燃油系统、液压系统。

步骤2中并对该对应总线传输的系统数据进行数据有效性检查，进一步包括，

根据上游系统的数据量和关键程度判断使用三种数据检查方法中的一种，对该对应总线传输的系统数据进行数据有效性检查，三种数据检查方法包括整个总线的某一关键数据的有效性检查、整个总线的所有数据的有效性检查、上游系统发送一个离散量来描述总线的有效性检查。

步骤3中数据分解模块将接收到的系统数据中A429数据分解为布尔型数据、整型数据、浮点型数据，进一步包括，

根据上游系统数据接口文档及ARINC429协议，数据分解模块将接收到的系统数据中A429数据分解为布尔型数据、整型数据、浮点型数据。

数据延时确认为布尔型变量在接收到数值变化后增加一段延时确认时间，如果在这段延时确认时间内该布尔型变量的值仍保持之前的数值变化量，则修改该布尔型变量数据。

数据定时确认为将整型数据中脉冲量数据、浮点型数据中脉冲量数据添加确认时间来确保输出量参与后续计算，数据定时确认包括上升沿脉冲确认、下降沿脉冲确认。

数据计算模块还将设置燃油温度在警告温度范围内显示为绿色，当温度上升时，温度刚超过低值警告温度时显示为绿色，直到温度升高至高值警告温度时显示为红色；当温度下降时，温度大于低值警告温度时显示为红色，直到温度降低至警告温度范围内显示为绿色。

数据计算模块还将设置马赫数大于最大阈值时显示马赫数值，马赫数由最大阈值降为最小阈值时显示马赫数值，马赫数小于最小阈值时不显示马赫数值。

数据计算模块还将定制化解析计算后的系统数据进行数据备份并且将该数据反馈给测试设备。

实施例

如图1-图2所示，本发明提供一种可配置化的数据解析方法，实现了动态化的数据解析，提高了数据解析的灵活性和处理效率。具体实施飞行显示系统数据处理方法如下。

步骤1、飞行显示系统中数据收集整合模块接收上游系统中航电导航装置、机电装置、中央操控台操作面板发送的上游系统数据，上游系统数据包括离散数据和A429数据，将系统数据中的离散数据打包成A429数据，再将系统数据通过A429总线传输至飞行显示系统中数据源选择模块；

航电导航装置包括飞行管理系统、飞行控制系统、大气数据惯性基准系统、飞行警告系统、仪表着陆系统、导航系统；机电装置包括刹车系统、电源系统、燃油系统、液压系统。

飞行显示系统根据显示内容的需求会接收来自各个飞行系统的数据，包括：飞行管理计算机、大气数据惯性基准系统、飞行控制系统、飞行警告系统、仪表着陆系统、刹车系统、燃油系统、导航系统、电源系统等。

离散数据传输通常用于传输布尔型变量。一条离散数据线缆仅能传输一个离散信号。而一条A429总线可以包含多个A429数据字，每个数据字由32位构成。这些数据字可以根据需要传输布尔型、整型、浮点型数据。

在飞机系统各模块和操作控制面板发送数据中，离散数据占据大部分。如果全部使用离散数据线缆接收，会增加线缆重量，降低数据处理效率。因此在进行数据处理前，需要通过数据收集整合模块将大量的离散数据打包成A429数据后再进行传输。打包方法如下表1所示。

表1、离散数据打包成A429数据方法：

步骤2、数据源选择模块根据冗余总线的有效性动态调整飞行显示系统中显示数据源的对应总线，并对该对应总线传输的系统数据进行数据有效性检查，再将检查合格的系统数据传输至飞行显示系统中数据分解模块；

步骤2中并对该对应总线传输的系统数据进行数据有效性检查，进一步包括，

根据上游系统的数据量和关键程度判断使用三种数据检查方法中的一种，对该对应总线传输的系统数据进行数据有效性检查，三种数据检查方法包括整个总线的某一关键数据的有效性检查、整个总线的所有数据的有效性检查、上游系统发送一个离散量来描述总线的有效性检查。其中，上游系统发送一个离散量来描述总线的有效性检查，数据源选择模块会同时判断该离散量和总线的有效性。

在航空航天领域，需要保证出了故障也能正常运行，不会危及整个任务，因此常常需要把一些关键的组件安放一个以上，万一其中一个坏了，就会有另外一个备用的方案，机器（或者系统）依然能够正常运转，甚至可以在机器的运转过程中修复或者替换那个坏掉的组件。从而确保可靠性和安全性。

飞行显示系统接收的数据也来自各个系统的冗余组件或总线。为了减少数据处理的压力，也只会选择上游系统的某一个组件的输出数据来进行数据分解和计算。该步骤可分为两部分数据源选择、切换，显示系统也是采用了冗余设计。对于机长和副机长两名飞行员来说，显示系统会分别提供显示模块以辅助飞行员飞行。数据源选择、切换包括以下几种方式：

1、表2为ADF系统数据源选择及切换表，如表2所示以ADF系统为例，该系统会输出ADF1、ADF2两条总线。机长侧显示数据源、副机长侧显示数据源会根据ADF1、ADF2两条总线有效性动态调整显示内容。

表2、ADF系统数据源选择及切换表

2、表3为大气数据惯导系统数据源选择及切换表，如表3所示以大气数据惯导系统为例，该系统会输出ADR1、ADR2、ADR3 三条总线。其中ADR3是备用总线，通过一个控制面板开关选择。

表3、大气数据惯导系统数据源选择及切换表

3、表4为冗余总线对应的数据源选择及切换表，如表4所示，根据各冗余总线的有效性动态调整显示数据源。

表4、冗余总线对应的数据源选择及切换表

步骤3、数据分解模块将接收到的系统数据中A429数据分解为布尔型数据、整型数据、浮点型数据，并将分解后的布尔型数据、整型数据、浮点型数据传输至飞行显示系统中数据计算模块；

步骤3中数据分解模块将接收到的系统数据中A429数据分解为布尔型数据、整型数据、浮点型数据，进一步包括，

根据上游系统数据接口文档及ARINC429协议，数据分解模块将接收到的系统数据中A429数据分解为布尔型数据、整型数据、浮点型数据。

步骤4、数据计算模块针对不同类型数据进行定制化解析计算，将布尔型数据进行数据延时确认；将整型数据中脉冲量数据、浮点型数据中脉冲量数据进行数据定时确认；将超出上限阈值的高度数据、速度数据收敛至上限阈值范围内，将超出下限阈值的高度数据、速度数据收敛至下限阈值范围内；将高度数据、速度数据、温度数据利用一阶低通滤波过滤数据，将角度数据依次进行一阶低通滤波、角度滤波来过滤数据，将连续的高度数据过滤为按步长递进的数据；数据计算模块将定制化解析计算后的系统数据传输至飞行显示系统中显示单元来实时显示数据。数据计算模块还将定制化解析计算后的系统数据进行数据备份并且将该数据反馈给测试设备。

数据延时确认为布尔型变量在接收到数值变化后增加一段延时确认时间，如果在这段延时确认时间内该布尔型变量的值仍保持之前的数值变化量，则修改该布尔型变量数据。包括以下几种，如图3（a）所示为False->True 变化，如图3（b）所示为True ->False 变化。

数据定时确认为将整型数据中脉冲量数据、浮点型数据中脉冲量数据添加确认时间来确保输出量参与后续计算，数据定时确认包括上升沿脉冲确认、下降沿脉冲确认。如图4（a）所示为上升沿脉冲确认，如图4（b）所示为下降沿脉冲确认。

如图5（a）-5（b）所示，在飞行时，已知飞行高度、速度等参数是有上限和下限的。如果数据超出了这些限制，是没有参考性且不需要显示的。当从上游系统获取到数据时，如果超出了上限和下限，则会将数据收敛至范围内。

显示系统的上游数据如高度，速度，温度等都是来自机载传感器。为了解决传感器数据波动大，噪点低，平滑度低的问题，采用一阶低通滤波的方法过滤数据，用于平衡灵敏度和稳定性。当数据快速变化时，滤波结果能及时跟进（灵敏度优先）；当数据趋于稳定，在一个固定的点上下振荡时，滤波结果能趋于平稳（平稳度优先）。如图6所示，上述算法为：采样周期：Dt = Time

当需要显示的数据为角度时，在上面一阶低通滤波的基础上，会进行角的滤波。单位可以是角度或者弧度。上述算法为：采样周期：Dt = Time

在生成高度数据时，由于显示方法是以10、100为递进方式显示，所以在接收到上游系统的高度数据时，会将连续的高度数据过滤为按步长递进的数据。如图7（a）-7（b）所示，上述算法为：如果输入<最小值，那么输出=最小值；如果输入>最大值，那么输出=最大值；如果最小值<输入<最大值，那么输出=取整((输入+ 步长/ 2) / 步长) * 步长。

数据计算模块还将设置燃油温度在警告温度范围内显示为绿色，当温度上升时，温度刚超过低值警告温度时显示为绿色，直到温度升高至高值警告温度时显示为红色；当温度下降时，温度大于低值警告温度时显示为红色，直到温度降低至警告温度范围内显示为绿色。

在飞行显示中，如果燃油温度在警告温度范围内会显示为绿色，当刚刚超过该温度后，不会有显示变化。只有当温度继续升高至另一个温度（警告温度+2）时，会显示为红色。而当温度下降时，仅当温度变为警告温度范围内显示才会变为绿色。如图9所示，上述的算法为：如果输入<最小阈值，输出=真；否则，如果输入>最大阈值，输出=假；否则，输出=上一帧的输出值。

数据计算模块还将设置马赫数大于最大阈值时显示马赫数值，马赫数由最大阈值降为最小阈值时显示马赫数值，马赫数小于最小阈值时不显示马赫数值。

假设飞行显示器需要显示马赫数。该数据仅在某个范围内会显示。且根据数据的变化，显示的范围也会变化。比如马赫数在大于0.5的情况下会显示马赫数值。当马赫值由0.5变为0.45时，马赫数还会显示直到马赫数小于0.45。如图8所示，上述的算法为：如果输入>最大阈值，输出=真；否则，如果输入<最小阈值，输出=假；否则，输出=上一帧的输出值。上述使用的马赫数显示的例子，是数据大于某个阈值时的显示条件。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。